الاستقرار الحراري وتدابير تحسين مطاط البولي يوريثان

ما يسمىالبولي يوريثانالبولي يوريثان هو اختصار لـ polyurethane، وهو مادة تتكون من تفاعل متعددات الإيزوسيانات مع متعددات الهيدروكسيل، وتحتوي على العديد من مجموعات أمينو إستر المتكررة (-NH-CO-O-) على السلسلة الجزيئية. في راتنجات البولي يوريثان المصنعة، بالإضافة إلى مجموعة أمينو إستر، توجد أيضًا مجموعات أخرى مثل اليوريا والبيوريت. تنتمي متعددات الهيدروكسيل إلى جزيئات طويلة السلسلة ذات مجموعات هيدروكسيل في نهايتها، وتُسمى "قطاعات السلسلة المرنة"، بينما تُسمى متعددات الإيزوسيانات "قطاعات السلسلة الصلبة".
من بين راتنجات البولي يوريثان المُصنّعة من أجزاء السلسلة اللينة والصلبة، نسبة ضئيلة فقط منها عبارة عن إسترات الأحماض الأمينية، لذا قد لا يكون من المناسب تسميتها بولي يوريثان. وبشكل عام، يُعد البولي يوريثان مادة مضافة من الإيزوسيانات.
تتفاعل أنواع مختلفة من الإيزوسيانات مع مركبات البولي هيدروكسي لتكوين هياكل متنوعة من البولي يوريثان، مما ينتج عنه مواد بوليمرية ذات خصائص مختلفة، مثل البلاستيك والمطاط والطلاءات والألياف والمواد اللاصقة، وغيرها. مطاط البولي يوريثان
ينتمي مطاط البولي يوريثان إلى نوع خاص من المطاط، يُصنع عن طريق تفاعل البولي إيثر أو البوليستر مع الإيزوسيانات. وتتعدد أنواعه تبعًا لاختلاف المواد الخام وظروف التفاعل وطرق الربط. من الناحية الكيميائية، يوجد نوعان: البوليستر والبولي إيثر، ومن ناحية طريقة التصنيع، يوجد ثلاثة أنواع: نوع الخلط، ونوع الصب، ونوع اللدائن الحرارية.
يُصنع مطاط البولي يوريثان الصناعي عادةً عن طريق تفاعل البوليستر الخطي أو البولي إيثر مع ثنائي إيزوسيانات لتكوين بوليمر أولي منخفض الوزن الجزيئي، والذي يُخضع بعد ذلك لتفاعل إطالة السلسلة لإنتاج بوليمر عالي الوزن الجزيئي. ثم تُضاف عوامل الربط المتقاطع المناسبة ويُسخّن المزيج لمعالجته، ليصبح مطاطًا مُفلكنًا. تُسمى هذه الطريقة بالبلمرة الأولية أو طريقة الخطوتين.
من الممكن أيضًا استخدام طريقة من خطوة واحدة - خلط البوليستر الخطي أو البولي إيثر مباشرة مع ثنائي إيزوسيانات، وموسعات السلسلة، وعوامل الربط المتقاطع لبدء التفاعل وإنتاج مطاط البولي يوريثان.
يُسهّل الجزء A في جزيئات البولي يوريثان الحراري (TPU) دوران السلاسل الجزيئية الكبيرة، مما يُكسب مطاط البولي يوريثان مرونةً عالية، ويُقلل من درجة تليين البوليمر ونقطة تحوله الثانوية، ويُقلل من صلابته وقوته الميكانيكية. أما الجزء B، فيُعيق دوران السلاسل الجزيئية الكبيرة، مما يؤدي إلى زيادة درجة تليين البوليمر ونقطة تحوله الثانوية، وبالتالي زيادة صلابته وقوته الميكانيكية، وانخفاض مرونته. ومن خلال ضبط النسبة المولية بين A وB، يُمكن إنتاج أنواع مختلفة من البولي يوريثان الحراري (TPU) بخصائص ميكانيكية مُختلفة. يجب أن يُراعي تركيب التشابك في البولي يوريثان الحراري (TPU) التشابك الأولي والتشابك الثانوي الناتج عن الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات. يختلف التشابك الأولي في البولي يوريثان عن تركيب الفلكنة في مطاط الهيدروكسيل. إذ تُرتّب مجموعات الأمينو إستر، والبيوريت، واليوريا فورمات، وغيرها من المجموعات الوظيفية في سلسلة صلبة منتظمة ومتباعدة، مما يُنتج بنية شبكية منتظمة للمطاط، تتميز بمقاومة ممتازة للتآكل وخصائص أخرى ممتازة. ثانيًا، نظرًا لوجود العديد من المجموعات الوظيفية عالية التماسك، مثل مجموعات اليوريا أو الكربامات، في مطاط البولي يوريثان، فإن الروابط الهيدروجينية المتكونة بين السلاسل الجزيئية تتميز بقوة عالية، كما أن روابط التشابك الثانوية المتكونة بواسطة هذه الروابط الهيدروجينية تؤثر بشكل كبير على خصائص مطاط البولي يوريثان. يُمكّن التشابك الثانوي مطاط البولي يوريثان من امتلاك خصائص المطاطات المتصلبة حراريًا من جهة، ومن جهة أخرى، فإن هذا التشابك ليس تشابكًا حقيقيًا، بل هو تشابك افتراضي. تعتمد حالة التشابك على درجة الحرارة؛ فمع ارتفاع درجة الحرارة، يضعف هذا التشابك تدريجيًا ويختفي. يتمتع البوليمر بسيولة معينة، ويمكن معالجته باللدائن الحرارية. عند انخفاض درجة الحرارة، يستعيد هذا التشابك قوته تدريجيًا ويتشكل من جديد. تؤدي إضافة كمية صغيرة من الحشو إلى زيادة المسافة بين الجزيئات، مما يُضعف قدرتها على تكوين روابط هيدروجينية، ويؤدي إلى انخفاض حاد في قوتها. أظهرت الأبحاث أن ترتيب استقرار المجموعات الوظيفية المختلفة في مطاط البولي يوريثان، من الأعلى إلى الأدنى، هو: الإستر، الإيثر، اليوريا، الكربامات، والبيوريت. خلال عملية تقادم مطاط البولي يوريثان، تتمثل الخطوة الأولى في كسر الروابط المتشابكة بين البيوريت واليوريا، يليها كسر الروابط بين الكربامات واليوريا، أي كسر السلسلة الرئيسية.
01 التنعيم
تضعف مطاطات البولي يوريثان، كغيرها من المواد البوليمرية، عند درجات الحرارة العالية، وتتحول من حالة المرونة إلى حالة التدفق اللزج، مما يؤدي إلى انخفاض سريع في قوتها الميكانيكية. ومن الناحية الكيميائية، تعتمد درجة حرارة تليين المرونة بشكل أساسي على عوامل مثل التركيب الكيميائي، والوزن الجزيئي النسبي، وكثافة التشابك.
بشكل عام، يُعدّ رفع الوزن الجزيئي النسبي، وزيادة صلابة الجزء الصلب (كإضافة حلقة بنزين إلى الجزيء)، ومحتوى هذا الجزء، وزيادة كثافة التشابك، عواملَ مُفيدة لرفع درجة حرارة التليين. أما بالنسبة للمطاطات اللدائنية الحرارية، فإنّ بنيتها الجزيئية خطية في الغالب، وترتفع درجة حرارة تليينها أيضاً مع زيادة الوزن الجزيئي النسبي.
بالنسبة لمطاط البولي يوريثان المتشابك، يكون لكثافة التشابك تأثير أكبر من الوزن الجزيئي النسبي. لذا، عند تصنيع المطاط، يمكن لزيادة وظائف الإيزوسيانات أو البوليولات تكوين بنية تشابك كيميائي شبكي مستقرة حراريًا في بعض جزيئات المطاط، أو استخدام نسب عالية من الإيزوسيانات لتكوين بنية تشابك مستقرة في جسم المطاط، وهو ما يُعد وسيلة فعالة لتحسين مقاومة الحرارة والمذيبات والقوة الميكانيكية للمطاط.
عند استخدام PPDI (p-phenyldiisocyanate) كمادة خام، وبسبب الاتصال المباشر لمجموعتي إيزوسيانات بحلقة البنزين، فإن الجزء الصلب المتشكل يحتوي على نسبة أعلى من حلقة البنزين، مما يحسن صلابة الجزء الصلب وبالتالي يعزز مقاومة المطاط للحرارة.
من الناحية الفيزيائية، تعتمد درجة تليين المطاطات على درجة انفصال الطور الدقيق. تشير التقارير إلى أن درجة تليين المطاطات التي لا تخضع لانفصال الطور الدقيق منخفضة جدًا، حيث تبلغ درجة حرارة المعالجة حوالي 70 درجة مئوية فقط، بينما قد تصل درجة تليين المطاطات التي تخضع لانفصال الطور الدقيق إلى 130-150 درجة مئوية. لذا، يُعدّ رفع درجة انفصال الطور الدقيق في المطاطات أحد الطرق الفعّالة لتحسين مقاومتها للحرارة.
يمكن تحسين درجة انفصال الطور الدقيق في المطاطات عن طريق تغيير التوزيع النسبي للوزن الجزيئي لأجزاء السلسلة ومحتوى أجزاء السلسلة الصلبة، مما يعزز مقاومتها للحرارة. ويعتقد معظم الباحثين أن سبب انفصال الطور الدقيق في البولي يوريثان هو عدم التوافق الديناميكي الحراري بين الأجزاء اللينة والصلبة. ويؤثر نوع مطيل السلسلة، والجزء الصلب ومحتواه، ونوع الجزء اللين، والروابط الهيدروجينية، تأثيراً كبيراً على هذه الظاهرة.
بالمقارنة مع موسعات سلسلة الديول، فإن موسعات سلسلة الديامين مثل MOCA (3,3-ثنائي كلورو-4,4-ثنائي أمينو ثنائي فينيل ميثان) وDCB (3,3-ثنائي كلورو ثنائي فينيلين ديامين) تشكل مجموعات إستر أمينية أكثر قطبية في المطاطات، ويمكن تكوين المزيد من الروابط الهيدروجينية بين الأجزاء الصلبة، مما يزيد من التفاعل بين الأجزاء الصلبة ويحسن درجة فصل الطور الدقيق في المطاطات؛ وتُعد موسعات السلسلة العطرية المتناظرة مثل p,p-ثنائي هيدروكينون والهيدروكينون مفيدة لتطبيع وتراص الأجزاء الصلبة بإحكام، وبالتالي تحسين فصل الطور الدقيق للمنتجات.
تتميز أجزاء إستر الأمين المتكونة من إيزوسيانات أليفاتية بتوافق جيد مع الأجزاء اللينة، مما يؤدي إلى ذوبان المزيد من الأجزاء الصلبة في الأجزاء اللينة، وبالتالي تقليل درجة انفصال الطور الدقيق. أما أجزاء إستر الأمين المتكونة من إيزوسيانات عطرية، فتتميز بتوافق ضعيف مع الأجزاء اللينة، بينما تكون درجة انفصال الطور الدقيق أعلى. يتميز بولي يوريثان البولي أوليفين ببنية انفصال طور دقيق شبه كاملة، وذلك لأن الجزء اللين لا يُكوّن روابط هيدروجينية، بينما لا تتكون هذه الروابط إلا في الجزء الصلب.
يُعدّ تأثير الروابط الهيدروجينية على درجة تليين المطاطات كبيرًا أيضًا. فعلى الرغم من قدرة متعددات الإيثر والكربونيل في الجزء المرن على تكوين عدد كبير من الروابط الهيدروجينية مع مجموعة NH في الجزء الصلب، إلا أن ذلك يزيد من درجة حرارة تليين المطاطات. وقد تأكد أن الروابط الهيدروجينية لا تزال تحتفظ بنسبة 40% عند درجة حرارة 200 درجة مئوية.
02 التحلل الحراري
تخضع مجموعات إستر الأمين للتحلل التالي عند درجات الحرارة العالية:
- RNHCOOR – RNC0 HO-R
- RNHCOOR – RNH2 CO2 ene
- RNHCOOR – RNHR CO2 ene
توجد ثلاثة أشكال رئيسية للتحلل الحراري للمواد المصنوعة من البولي يوريثان:
① تكوين الإيزوسيانات والبوليولات الأصلية؛
٢- ألفا - تنكسر رابطة الأكسجين في قاعدة CH2 وتتحد مع رابطة هيدروجينية واحدة في CH2 الثانية لتكوين الأحماض الأمينية والألكينات. تتحلل الأحماض الأمينية إلى أمين أولي واحد وثاني أكسيد الكربون.
③ تكوين أمين ثانوي وثاني أكسيد الكربون.
التحلل الحراري لبنية الكربامات:
أريل NHCO أريل، ~120 درجة مئوية؛
N-alkyl-NHCO-aryl، ~180 درجة مئوية؛
أريل NHCO n-ألكيل، ~200 درجة مئوية؛
N-alkyl-NHCO-n-alkyl، ~250 درجة مئوية.
تعتمد الثباتية الحرارية لإسترات الأحماض الأمينية على أنواع المواد الأولية، مثل الإيزوسيانات والبوليولات. وتكون الإيزوسيانات الأليفاتية أعلى ثباتية من الإيزوسيانات العطرية، بينما تكون الكحولات الدهنية أعلى ثباتية من الكحولات العطرية. ومع ذلك، تشير الدراسات إلى أن درجة حرارة التحلل الحراري لإسترات الأحماض الأمينية الأليفاتية تتراوح بين 160 و180 درجة مئوية، بينما تتراوح درجة حرارة التحلل الحراري لإسترات الأحماض الأمينية العطرية بين 180 و200 درجة مئوية، وهو ما يتعارض مع البيانات المذكورة أعلاه. وقد يعود السبب إلى طريقة الاختبار.
في الواقع، يتمتع كل من ثنائي إيزوسيانات سيكلوهكسان 1،4 (CHDI) وثنائي إيزوسيانات هيكساميثيلين (HDI) الأليفاتية بمقاومة حرارية أفضل من ثنائي إيزوسيانات ميثيل ثنائي إيزوسيانات (MDI) وثنائي إيزوسيانات تيدرو ثنائي إيزوسيانات (TDI) العطرية الشائعة الاستخدام. ويُعرف ثنائي إيزوسيانات ترانس (trans CHDI) ذو البنية المتناظرة بأنه أكثر أنواع الإيزوسيانات مقاومة للحرارة. وتتميز مطاطات البولي يوريثان المُحضّرة منه بسهولة تشكيلها، ومقاومتها الممتازة للتحلل المائي، وارتفاع درجة حرارة تليينها، وانخفاض درجة حرارة انتقالها الزجاجي، وانخفاض التخلف الحراري، ومقاومتها العالية للأشعة فوق البنفسجية.
بالإضافة إلى مجموعة إستر الأمين، تحتوي مطاطات البولي يوريثان أيضًا على مجموعات وظيفية أخرى مثل فورمات اليوريا، والبيوريت، واليوريا، وما إلى ذلك. يمكن أن تخضع هذه المجموعات للتحلل الحراري عند درجات حرارة عالية:
NHCONCOO – (فورمات اليوريا الأليفاتية)، 85-105 درجة مئوية؛
- NHCONCOO – (فورمات اليوريا العطرية)، في نطاق درجة حرارة من 1 إلى 120 درجة مئوية؛
- NHCONCONH – (بيوريت أليفاتي)، عند درجة حرارة تتراوح من 10 درجة مئوية إلى 110 درجة مئوية؛
NHCONCONH – (بيوريت عطري)، 115-125 درجة مئوية؛
NHCONH – (اليوريا الأليفاتية)، 140-180 درجة مئوية؛
- NHCONH – (اليوريا العطرية)، 160-200 درجة مئوية؛
حلقة إيزوسيانورات > 270 درجة مئوية.
درجة حرارة التحلل الحراري للبيوريت والفورمات المشتقة من اليوريا أقل بكثير من درجة حرارة التحلل الحراري للأمينوفورمات واليوريا، بينما يتمتع الإيزوسيانورات بأفضل استقرار حراري. في إنتاج المطاطات، يمكن للإيزوسيانات الزائدة أن تتفاعل مع الأمينوفورمات واليوريا المتكونة لتكوين هياكل متشابكة من فورمات اليوريا والبيوريت. على الرغم من قدرتها على تحسين الخواص الميكانيكية للمطاطات، إلا أنها غير مستقرة للغاية عند تعرضها للحرارة.
لتقليل المجموعات غير المستقرة حراريًا، مثل البيوريت وفورمات اليوريا، في المطاطات، من الضروري مراعاة نسبة المواد الخام وعملية الإنتاج. يُنصح باستخدام نسب عالية من الإيزوسيانات، مع اللجوء قدر الإمكان إلى طرق أخرى لتكوين حلقات إيزوسيانات جزئية في المواد الخام (وخاصةً الإيزوسيانات، والبوليولات، ومطيلات السلسلة)، ثم إدخالها في المطاط وفقًا للعمليات المعتادة. وقد أصبحت هذه الطريقة الأكثر شيوعًا لإنتاج مطاطات البولي يوريثان المقاومة للحرارة واللهب.
03 التحلل المائي والأكسدة الحرارية
تتعرض مطاطات البولي يوريثان للتحلل الحراري في أجزائها الصلبة، وما يصاحب ذلك من تغيرات كيميائية في أجزائها اللينة عند درجات الحرارة العالية. أما مطاطات البوليستر، فتتميز بمقاومة ضعيفة للماء وميل أكبر للتحلل المائي عند درجات الحرارة العالية. يصل عمر خدمة بوليستر/TDI/ديامين إلى 4-5 أشهر عند 50 درجة مئوية، وأسبوعين فقط عند 70 درجة مئوية، وبضعة أيام فقط فوق 100 درجة مئوية. يمكن أن تتحلل روابط الإستر إلى أحماض وكحولات مقابلة عند تعرضها للماء الساخن والبخار، كما يمكن أن تخضع مجموعات اليوريا وإستر الأمين في المطاطات لتفاعلات التحلل المائي.
RCOOR H2O- → RCOOH HOR
كحول الإستر
RNHCONHR واحد H2O- → RXHCOOH H2NR -
اليورياميد
واحد RNHCOOR-H2O- → RNCOOH HOR -
إستر فورمات الأمين، كحول فورمات الأمين
تتميز المطاطات القائمة على البولي إيثر بثبات حراري ضعيف ضد الأكسدة، وفي المطاطات القائمة على الإيثر، يتأكسد الهيدروجين المرتبط بذرة الكربون بسهولة، مكونًا بيروكسيد الهيدروجين. وبعد مزيد من التحلل والانشطار، ينتج عنه جذور أكسيد وجذور هيدروكسيل، والتي تتحلل في النهاية إلى فورمات أو ألدهيدات.
لا تؤثر أنواع البوليستر المختلفة بشكل كبير على مقاومة المطاط للحرارة، بينما تؤثر أنواع البولي إيثر المختلفة بشكل ملحوظ. بالمقارنة مع TDI-MOCA-PTMEG، يحتفظ TDI-MOCA-PTMEG بقوة شد تبلغ 44% و60% على التوالي عند تعريضه للحرارة لمدة 7 أيام عند درجة حرارة 121 درجة مئوية، مع تفوق ملحوظ للنوع الثاني. قد يعود السبب إلى أن جزيئات PPG تحتوي على سلاسل متفرعة، مما لا يُساعد على الترتيب المنتظم لجزيئات المطاط ويقلل من مقاومته للحرارة. ترتيب استقرار البولي إيثرات حراريًا هو: PTMEG > PEG > PPG.
تخضع المجموعات الوظيفية الأخرى في مطاط البولي يوريثان، مثل اليوريا والكربامات، لتفاعلات الأكسدة والتحلل المائي. ومع ذلك، فإن مجموعة الإيثر هي الأكثر عرضة للأكسدة، بينما مجموعة الإستر هي الأكثر عرضة للتحلل المائي. ويكون ترتيب مقاومتها لمضادات الأكسدة والتحلل المائي كما يلي:
النشاط المضاد للأكسدة: الإسترات > اليوريا > الكربامات > الإيثر؛
مقاومة التحلل المائي: إستر
لتحسين مقاومة الأكسدة لبولي يوريثان البولي إيثر ومقاومة التحلل المائي لبولي يوريثان البوليستر، تُضاف مواد مضافة، مثل إضافة 1% من مضاد الأكسدة الفينولي Irganox1010 إلى مطاط البولي إيثر PTMEG. يمكن زيادة قوة الشد لهذا المطاط بمقدار 3-5 أضعاف مقارنةً بالحالة بدون مضادات الأكسدة (نتائج الاختبارات بعد تعريضه لدرجة حرارة 1500 درجة مئوية لمدة 168 ساعة). ولكن ليس لكل مضادات الأكسدة تأثير على مطاط البولي يوريثان، فقط مضاد الأكسدة الفينولي Irganox 1010 ومركب TopanOl051 (مضاد أكسدة فينولي، مثبت ضوئي من نوع الأمين المعاق، مركب بنزوتريازول) لهما تأثير ملحوظ، ويُعدّ الأول هو الأفضل، ربما لأن مضادات الأكسدة الفينولية تتمتع بتوافق جيد مع المطاط. مع ذلك، ونظرًا للدور المهم الذي تلعبه مجموعات الهيدروكسيل الفينولية في آلية تثبيت مضادات الأكسدة الفينولية، ولتجنب تفاعل هذه المجموعات مع مجموعات الإيزوسيانات في النظام و"فشلها"، يجب ألا تكون نسبة الإيزوسيانات إلى البوليولات كبيرة جدًا، ويجب إضافة مضادات الأكسدة إلى البوليمرات الأولية ومطيلات السلسلة. فإضافتها أثناء إنتاج البوليمرات الأولية سيؤثر بشكل كبير على فعالية التثبيت.
تُستخدم مركبات الكربوديميد بشكل أساسي كمواد مضافة لمنع تحلل مطاطات البوليستر والبولي يوريثان، حيث تتفاعل هذه المركبات مع الأحماض الكربوكسيلية الناتجة عن تحلل الإستر في جزيئات مطاط البولي يوريثان لتكوين مشتقات أسيل اليوريا، مما يمنع المزيد من التحلل. ويمكن أن تؤدي إضافة الكربوديميد بنسبة تتراوح بين 2% و5% من الكتلة إلى زيادة استقرار البولي يوريثان في الماء بمقدار 2-4 أضعاف. إضافةً إلى ذلك، تتمتع مواد أخرى مثل ثالثي بوتيل كاتيكول، وهيكساميثيلين تيترا أمين، وأزوديكاربوناميد، بخصائص مضادة للتحلل.
4. الخصائص الرئيسية للأداء
تُعدّ مطاطات البولي يوريثان من البوليمرات المشتركة متعددة الكتل، حيث تتكون سلاسلها الجزيئية من أجزاء مرنة ذات درجة حرارة انتقال زجاجي أقل من درجة حرارة الغرفة، وأجزاء صلبة ذات درجة حرارة انتقال زجاجي أعلى من درجة حرارة الغرفة. ومن بينها، تُشكّل البوليولات قليلة الوحدات أجزاءً مرنة، بينما تُشكّل ثنائيات الأيزوسيانات ومطيلات السلاسل الجزيئية الصغيرة أجزاءً صلبة. ويُحدّد التركيب المُدمج لأجزاء السلسلة المرنة والصلبة الأداء الفريد لكلٍّ منها.
(1) يتراوح نطاق صلابة المطاط العادي بشكل عام بين Shaoer A20-A90، بينما يتراوح نطاق صلابة البلاستيك حوالي Shaoer A95 Shaoer D100. يمكن أن تصل مطاطات البولي يوريثان إلى Shaoer A10 منخفضة و Shaoer D85 عالية، دون الحاجة إلى مساعدة الحشو؛
(2) لا يزال من الممكن الحفاظ على قوة ومرونة عاليتين ضمن نطاق واسع من الصلابة؛
(3) مقاومة ممتازة للتآكل، من 2 إلى 10 أضعاف مقاومة المطاط الطبيعي؛
(4) مقاومة ممتازة للماء والزيت والمواد الكيميائية؛
(5) مقاومة عالية للصدمات، ومقاومة للإجهاد، ومقاومة للاهتزاز، مناسبة لتطبيقات الانحناء عالية التردد؛
(6) مقاومة جيدة لدرجات الحرارة المنخفضة، مع هشاشة درجات الحرارة المنخفضة تحت -30 درجة مئوية أو -70 درجة مئوية؛
(7) يتميز بأداء عزل ممتاز، وبسبب انخفاض موصليته الحرارية، فإنه يتمتع بتأثير عزل أفضل مقارنة بالمطاط والبلاستيك؛
(8) توافق حيوي جيد وخصائص مضادة للتخثر؛
(9) عزل كهربائي ممتاز، ومقاومة للعفن، وثبات ضد الأشعة فوق البنفسجية.
يمكن تشكيل مطاط البولي يوريثان باستخدام نفس عمليات تشكيل المطاط العادي، مثل التلدين والخلط والفلكنة. كما يمكن تشكيله على هيئة مطاط سائل عن طريق الصب أو التشكيل بالطرد المركزي أو الرش. ويمكن أيضًا تحويله إلى مواد حبيبية وتشكيله باستخدام الحقن أو البثق أو الدرفلة أو النفخ أو غيرها من العمليات. وبهذه الطريقة، لا تتحسن كفاءة العمل فحسب، بل تتحسن أيضًا دقة أبعاد المنتج ومظهره.